SU1300606A1 - One-step d.c.voltage-to-d.c.voltage converter - Google Patents

Abstract

Изобрет-ение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано при создании источников вторичного электропитани . Цель - повышение КПД. Устройство выполнено по схеме однотактного преобразовател  посто нного напр жени  в посто нное с пр мым включением выпр мительного диода. Дл  снижени  амплитуды сквозного тока последовательно со вторичной обмоткой силового- трансформатора 2 включен токоограничительный дроссель 4, дополнительна  обмотка . которого через выключающий диод 6 подсоединена параллельно выпр мительному диоду 3 дл  форсировки его запирани , что позвол ет раньше завершить процесс размагничивани  силового трансформатора 2. 2 ил.The invention relates to converter technology and can be used to create sources of secondary power. The goal is to increase efficiency. The device is made according to the scheme of a single-circuit DC-DC converter with a direct connection of a rectifying diode. To reduce the amplitude of the through current in series with the secondary winding of the power transformer 2, a current limiting choke 4 is turned on, an additional winding. which through the switching diode 6 is connected in parallel to the rectifying diode 3 to force it to lock up, which allows earlier to complete the demagnetization process of the power transformer 2. 2 Il.

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано при создании источников вторичного электропитани .The invention relates to converter equipment and can be used to create sources of secondary power.

Цель изобретени  - повьшшние КПД устройства.The purpose of the invention is higher efficiency of the device.

На фиг.1 изображена приндипиаль- ла  схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства.Figure 1 shows the device circuit; 2 shows timing diagrams for the operation of the device.

Устройство содержит регулирующий транзистор I, соединенный с первым входным выводом и включенньш последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора 2, началом йрисоединенной к второму входному выводу. При этом начало вторичной обмотки силового трансформатора 2 подключено к аноду выпр мительногоThe device contains a regulating transistor I, connected to the first input terminal and connected in series with the primary winding of the power transformer 2, the beginning of which is connected to the second input terminal. The beginning of the secondary winding of the power transformer 2 is connected to the rectifier anode

обмотке формируетс  напр жение, от- пиpaюu ee выпр мительный диод 3. Непосредственно с момента коммутации это напр жение приложено к первичнойwinding, a voltage is formed, and an unloading diode 3 is being generated from it. Immediately from the moment of switching, this voltage is applied to the primary voltage.

5 обмотке токоот ра ничительного дроссел  4, в котором происходит нарастание тока. Соответствующее нарастание тока имеет место в первичной цепи (i, фиг.2б ). При достижении током5 to the winding of the differential current 4, in which the current increases. A corresponding increase in current takes place in the primary circuit (i, Fig. 2b). When reaching the current

0 дроссел  4 значени  тока нагрузки (момент t , фиг.2в) замыкающий диод 5 запираетс , и напр жение, формируемое на вторичной обмотке силового трансформатора 2, поступает на вход0 throttles 4 load current values (time t, fig.2c), the closing diode 5 is closed, and the voltage generated on the secondary winding of the power transformer 2 is fed to the input

5 LCD-фильтра. При выключении регулирующего транзистора 1 напр жение на его коллекторе возрастает (момент ty, фиг.2) в результате прерьгоани  тока, протекающего через первичную 5 LCD filter. When the regulating transistor 1 is turned off, the voltage across its collector increases (time ty, Fig. 2) as a result of the current being flowed through the primary

2525

30thirty

диода 3 и началу дополнительной обмоТ О обмотку трансформатора 2. Амплитуда ки токоограничительного дроссел  4, конец которой присоединен к катодам вьшр мительного диода 3 и диода 5 LCD-фильтра через выключаюш ий диод 6. Конец вторичной обмотки силового трансформатора соединен с концом первичной обмотки токоограничительного дроссел  4 и анодом рекуперацион- ного диода 7, катодом присоединенного к положительной обкладке выходного конденсатора 8 и к первому выводу обмотки накопительного дроссел  9, вход щий в состав LCD-фильтра, второй вьшод которой подключен к точке соединени  катодов диодов 3,5 и 6, прич ем отрицательна  обкладка выходного конденсатора 8 соединена с анодом диода 5 и началом первичной обмотки токоограничительного дроссе- л  4. Размагничивающа  обмотка силового трансформатора 2 началом подключена к отрицательной шине источника питани , а концом - к аноду диода 10, катодом соединенного с вторым входным выводом, и первой обкладкой блокировочного конденсатора 11, втора  обкладка которого подключена к концу первичной обмотки и коллектору регулирующего транзистора I.diode 3 and the start of additional winding About the winding of the transformer 2. The amplitude of the current limiting choke 4, the end of which is connected to the cathodes of the striking diode 3 and the diode 5 of the LCD filter through the switching off diode 6. The end of the secondary winding of the power transformer is connected to the end of the primary winding of the current limiting choke 4 and the anode of the recovery diode 7, the cathode connected to the positive plate of the output capacitor 8 and to the first terminal of the winding of the accumulative throttle 9, which is part of the LCD filter, The torus is connected to the connection point of the cathodes of diodes 3.5 and 6, and the negative plate of the output capacitor 8 is connected to the anode of diode 5 and the beginning of the primary winding of the current-limiting circuit 4. The demagnetizing winding of the power transformer 2 is initially connected to the negative power supply bus and - to the anode of the diode 10, the cathode connected to the second input terminal, and the first lining of the blocking capacitor 11, the second lining of which is connected to the end of the primary winding and the collector of the control transistor I.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При включенном регулирующем транзисторе 1 (момент t О на фиг.2) напр жение на его коллекторе становитс  близким к нулю (5а Фиг.2а), первична  обмотка силового трансформатора 2 оказываетс  подключенной к источнику питани , а на вторичнойWhen the control transistor 1 is turned on (the time t на in Fig. 2), the voltage on its collector becomes close to zero (5a of Fig. 2a), the primary winding of the power transformer 2 is connected to the power supply, and on the secondary

этого напр жени , определ ема  током нагрузки и индуктивностью рассе ни  между первичной и вто ичной обмотками силового трансформатора 2, жестко ограничиваетс  на уровне удвоенного значени  напр жени  питани  при помощи диода IО и конденсатора 11. На этапе восстановлени  обратного сопро тивлени  выпр мительного диода 3 вто рична  обмотка трансформатора 2 шунтируетс  двум  открытыми диодами 3 и 5 (напр жение на дросселе 4 близко к нулю, так как вторична  обмотка также замкнута открытыми диодами 3This voltage, determined by the load current and the inductance of the dissipation between the primary and secondary windings of the power transformer 2, is severely limited to twice the value of the supply voltage using diode IO and capacitor 11. In the restore phase, the reverse voltage of the rectifying diode 3 of the secondary The rich winding of the transformer 2 is shunted by two open diodes 3 and 5 (the voltage on the choke 4 is close to zero, since the secondary winding is also closed by the open diodes 3

35 и 6). Вьтр мительный диод 3 форсированно выключаетс  током, протекающим по вторичной обмотке дроссел  4. При этом ток дроссел  9 замыкаетс  через диод 5, а ток дроссел  4 после заверщени  процесса восстановлени  обратного сопротивлени  вьтр митель- ного диода 3 замыкаетс  через реку- перационный диод 7, и энерги , накопленна  в токоограничительном дрос селе 4, передаетс  в нагрузку.35 and 6). The flashing diode 3 is forcedly turned off by the current flowing through the secondary winding of the droplets 4. At the same time, the droplet 9 current is closed through diode 5, and the droplet current 4 after completion of the reverse impedance recovery process of the smart diode 3 is closed through a river diode 7, and the energy stored in the current-limiting choke of village 4 is transferred to the load.

Включение дроссел  4 в цепь про- екани  тока выпр мительного диода 3 позвол ет пр актически исключить выброс коллекторного тока регулирующего транзистора, обусловленный сквозным током диод-диод (показан на фиг.26 штриховой линией), и существенно облегчить процесс коммутации регулирующего транзистора (сплощна The inclusion of the throttles 4 in the current passing circuit of the rectifying diode 3 makes it possible to eliminate the surge current of the regulating transistor caused by the diode-diode through current (shown in Fig. 26 by a dashed line), and greatly simplifies the switching process of the regulating transistor (flattened).

и штрихова  линии на фиг.2а). Ограни чение амплитуды сквозного тока обеспечивает также значительное уменьшение интенсивности св занных с этим and the dashed lines in Figure 2a). Limiting the amplitude of the through current also provides a significant decrease in the intensity of the associated current.

4040

4545

5050

обмотке формируетс  напр жение, от- пиpaюu ee выпр мительный диод 3. Непосредственно с момента коммутации это напр жение приложено к первичнойwinding, a voltage is formed, and an unloading diode 3 is being generated from it. Immediately from the moment of switching, this voltage is applied to the primary voltage.

обмотке токоот ра ничительного дроссел  4, в котором происходит нарастание тока. Соответствующее нарастание тока имеет место в первичной цепи (i, фиг.2б ). При достижении токомthe winding of the differential throttle 4, in which the current increases. A corresponding increase in current takes place in the primary circuit (i, Fig. 2b). When reaching the current

дроссел  4 значени  тока нагрузки (момент t , фиг.2в) замыкающий диод 5 запираетс , и напр жение, формируемое на вторичной обмотке силового трансформатора 2, поступает на входDrossel 4 load current values (moment t, Fig. 2c), the closing diode 5 is closed, and the voltage generated on the secondary winding of the power transformer 2 is fed to the input

LCD-фильтра. При выключении регулирующего транзистора 1 напр жение на его коллекторе возрастает (момент ty, фиг.2) в результате прерьгоани  тока, протекающего через первичнуюLCD filter. When the regulating transistor 1 is turned off, the voltage across its collector increases (time ty, Fig. 2) as a result of the current being flowed through the primary

обмотку трансформатора 2. Амплитуда transformer winding 2. Amplitude

обмотку трансформатора 2. Амплитуда transformer winding 2. Amplitude

этого напр жени , определ ема  током нагрузки и индуктивностью рассе ни  между первичной и вто ичной обмотками силового трансформатора 2, жестко ограничиваетс  на уровне удвоенного значени  напр жени  питани  при помощи диода IО и конденсатора 11. На этапе восстановлени  обратного сопротивлени  выпр мительного диода 3 вторична  обмотка трансформатора 2 шунтируетс  двум  открытыми диодами 3 и 5 (напр жение на дросселе 4 близко к нулю, так как вторична  обмотка также замкнута открытыми диодами 3this voltage, determined by the load current and the inductance of the dissipation between the primary and secondary windings of the power transformer 2, is severely limited to twice the supply voltage using diode IO and capacitor 11. In the recovery phase of the reverse resistance of the rectifying diode 3 the secondary winding transformer 2 is shunted by two open diodes 3 and 5 (the voltage on choke 4 is close to zero, since the secondary winding is also closed by open diodes 3

и 6). Вьтр мительный диод 3 форсированно выключаетс  током, протекающим по вторичной обмотке дроссел  4. При этом ток дроссел  9 замыкаетс  через диод 5, а ток дроссел  4 после заверщени  процесса восстановлени  обратного сопротивлени  вьтр митель- ного диода 3 замыкаетс  через реку- перационный диод 7, и энерги , накопленна  в токоограничительном дросселе 4, передаетс  в нагрузку.and 6). The flashing diode 3 is forcedly turned off by the current flowing through the secondary winding of the droplets 4. At the same time, the droplet 9 current is closed through diode 5, and the droplet current 4 after completion of the reverse impedance recovery process of the smart diode 3 is closed through a river diode 7, and the energy stored in the current limiting choke 4 is transferred to the load.

Включение дроссел  4 в цепь про- екани  тока выпр мительного диода 3 позвол ет пр актически исключить выброс коллекторного тока регулирующего транзистора, обусловленный сквозным током диод-диод (показан на фиг.26 штриховой линией), и существенно облегчить процесс коммутации регулирующего транзистора (сплощна The inclusion of the throttles 4 in the current passing circuit of the rectifying diode 3 makes it possible to eliminate the surge current of the regulating transistor caused by the diode-diode through current (shown in Fig. 26 by a dashed line), and greatly simplifies the switching process of the regulating transistor (flattened).

и штрихова  линии на фиг.2а). Ограничение амплитуды сквозного тока обеспечивает также значительное уменьшение интенсивности св занных с этимand the dashed lines in Figure 2a). Limiting the amplitude of the through current also provides a significant decrease in the intensity of the associated current.

током паразитных колебаний, возникающих на входе LCD-фильтра (штрихова  лини  на фиг.2в) и приход щих на выход устройства.the current of parasitic oscillations arising at the input of the LCD filter (dashed lines in Fig. 2b) and arriving at the output of the device.

Уменьшение продолжительности процесса восстановлени  обратного сопротивлени  выпр мительного диода 3, достигнутое благодар  .форсированному его запиранию током ограничительного дроссел  4, позвол ет раньше завершить процесс размагничивани  силового трансформатора 2 (фиг.2в) и снизить напр жение на коллекторе регулирующего транзистора в моменты его коммутации (t 0, t Т и т.д., фиг,2а) в два и более раз. Это дает возможность значительно уменьшить потери в транзисторе, обусловленныеReducing the duration of the recovery process of the reverse impedance of the rectifying diode 3, achieved due to its forced locking by the current of the limiting droplets 4, makes it possible to complete the demagnetization process of the power transformer 2 earlier (Fig. 2c) and reduce the voltage on the collector of the regulating transistor at the moments of its switching (t 0, t T, etc., figs, 2a) two or more times. This makes it possible to significantly reduce losses in the transistor due to

WW

f5f5

пр жени  источника питани  в широком диапазоне длительности импульсов коллекторного тока. Энерги , запасаема  в ма1 нитном поле дроссел  А, передаетс  на каждом цикле в нагрузку, что )позвол ет получить определенный вы- игрьш в ЩД.power supply spins in a wide range of pulses of the collector current. The energy stored in the miniature field of the throttles A is transferred to the load on each cycle, which makes it possible to obtain a certain win in the SD.

Claims (1)

Формула изобр/етени Picture / Eten Formula Однотактный преобразователь посто нного напр жени  в посто нное с пр мым включением выпр мительного диода, содержащий регулирующий транзистор , через первичную обмотку силового трансформатора подсоединенный к входным выводам, причем вторична  обмотка силового трансформатора через выпр мительньм диод и LCD-фильтрSingle-circuit DC-DC converter with direct switching on the rectifying diode containing the regulating transistor through the primary winding of the power transformer connected to the input terminals, and the secondary winding of the power transformer through the rectifying diode and the LCD filter 2525 разр дом через него паразитной емкое-20 присоединена к выходным выводам, до- ти коллекторной цепи, и повысить частоту преобразовани  КПН при сохранении высокого КПД. Уменьшение индуктивности рассе ни , св занное с. вьшр мительному диоду, . т л и ч а ю- повышением частоты преобразовани , позвол ет в р де случаев упростить схему путем исключени  из нее размагничивающей цепи. Ток намагничивани  при этом может замьшатьс  через собственную емкость коллекторной цепи регулирующего транзистора 1, а напр жение на нем в момент коммутации благодар  наличию дроссел  4 может иметь величину, заметно меньшую на30discharging parasitic capacitive-20 through it is connected to the output pins, reach the collector circuit, and increase the CPN conversion frequency while maintaining high efficiency. The decrease in leakage inductance associated with. superior diode,. This allows us to simplify the circuit in some cases by excluding the demagnetizing circuit from it. At the same time, the magnetization current can be reduced through the own capacitance of the collector circuit of the regulating transistor 1, and the voltage at it at the time of switching due to the presence of throttles 4 can have a value that is noticeably less than 30 полнительна  обмотка дроссел  через последовательно соединенный выключающий диод подключена параллельно вьшр мительному диоду, . т л и ч а щ и и с   тем, что, с целью повышени  КПД, дополнительна  обмотка . . дроссел  расположена на сердечнике введенного токоограничительного дрос сел , включенного между первым выходным выводом и выводом вторичной обмотки силового трансформатора, соединенным также через введенный ре куперационный диод с вторым выходным вьшодом.The secondary winding of the throttle through the series-connected switching diode is connected in parallel to the power supply diode,. t l and h and shch and with the fact that, in order to increase efficiency, additional winding. . The droselle is located on the core of an injected current-limiting droplet, connected between the first output terminal and the secondary winding of a power transformer, also connected via an input recuperative diode to the second output terminal. пр жени  источника питани  в широком диапазоне длительности импульсов коллекторного тока. Энерги , запасаема  в ма1 нитном поле дроссел  А, передаетс  на каждом цикле в нагрузку, что )позвол ет получить определенный вы- игрьш в ЩД.power supply spins in a wide range of pulses of the collector current. The energy stored in the miniature field of the throttles A is transferred to the load on each cycle, which makes it possible to obtain a certain win in the SD. Формула изобр/етени Picture / Eten Formula Однотактный преобразователь посто нного напр жени  в посто нное с пр мым включением выпр мительного диода, содержащий регулирующий транзистор , через первичную обмотку силового трансформатора подсоединенный к входным выводам, причем вторична  обмотка силового трансформатора через выпр мительньм диод и LCD-фильтрSingle-circuit DC-DC converter with direct switching on the rectifying diode containing the regulating transistor through the primary winding of the power transformer connected to the input terminals, and the secondary winding of the power transformer through the rectifying diode and the LCD filter присоединена к выходным выводам, до- вьшр мительному диоду, . т л и ч а ю- connected to the output pins, an additional diode,. tl and h and u- полнительна  обмотка дроссел  через последовательно соединенный выключающий диод подключена параллельно вьшр мительному диоду, . т л и ч а щ и и с   тем, что, с целью повышени  КПД, дополнительна  обмотка . . дроссел  расположена на сердечнике введенного токоограничительного дрос сел , включенного между первым выходным выводом и выводом вторичной обмотки силового трансформатора, соединенным также через введенный ре куперационный диод с вторым выходным вьшодом.The secondary winding of the throttle through the series-connected switching diode is connected in parallel to the power supply diode,. t l and h and shch and with the fact that, in order to increase efficiency, additional winding. . The droselle is located on the core of an injected current-limiting droplet, connected between the first output terminal and the secondary winding of a power transformer, also connected via an input recuperative diode to the second output terminal. t tuТZTt tuТZT Фиг.2 2